Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1986 года по МПК H03M1/46 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использо зано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.

Цель изобретения - повышение точности преобразователя путем компенсации фазового сдвига, вызванного ста-i рением конденсаторов фазосдвигающей цепи.

На чертеже представлена структурная схема преобразователя. I

Преобразователь угла поворота вала в код содержит источник 1 гармонического напряжения, подключенньш к датчикам 2 угла, выходы которых подключены к одним информационным входам .коммутатора 3, первый Выход коммутатора 3 подключён к Одному входу фазосдвигающей КС-цепи 4, выход которой через компаратор 5 подключен к информационным входам первого 6 и второго 7 элементов И выходы которых подключены к установочным входам триггера 8, выход генератора 9 импульсов подключен к одному входу третьего элемента И 10, управляющий вход которого соединен с выходом триггера 8, а выход подключен к информационному входу первого счетчика 11, блок 12 управления, первый выход которого подключен к первому управляющему входу коммутатора 3, второй и третий - к управляю1цим взводам первого 6 и второго 7 элементов И соответственно, а четвертый - к установочному входу первого счетчика 1, фазосдвигающий блок 13, четвертый элемент И 14, второй счетчик 15 и дешифратор 16, выход третьего элемента И 10 подключен к информационному входу четвертого элемента И 14, управляющий вход которого является одним управляющим входом преобразователя , а выход подключен к входу второго счетчика 15, выход которого через дешифратор 16 подключен к управляющим входам фазосдвигающего блока 13, информационный вход которого соединен с вторым выходом коммутатора 3, а выход подключен к другому входу фазосдвигающей КС-цепочки 4, выходы источника 1 гармонического напряжения подключены к другим инфор- национщзш входам коммутатора 3, выход генератора 9 импульсов подключен к входу блока 12 управления, а группа управляющих входов коммутатора 3

является группой управляющих входов преобразователя.

Блок 12 управления содержит последовательно соединенные счетчик 17, .

дешифратор 18 и распределитель 19 импульсов, выходы которого являются выходами блока 12 управления, а вход счетчика 17 является входом блока 12 управления.

, Фазосдвигающий блок 13 содержит резистор 20, конденсатор 21 и группу из последовательно соединенных ключей. 22 и конденсаторов 23, один вывод резистора 20 является информационным входом фазосдвигающего блока 13, другой вывод резистора 20 является выходом фазосдвигающего блока 13 и подключен к общей шине через конденсатор 21 и через группу из последовательно соединенных ключей 22 и конденсаторов 23, а управляющие входы ключей 22 являются управляющими входами фазосдвигающего блока 13. Преобразователь работает в два

цикла,, а код, эквивалентный углу поворота, находится как полуразность результатов преобразований в каждом цикле.

В первом цикле сигналом от блока

12 управления замыкаются ключи коммутатора 3 так, что на выходе цепи 4 формируется гармоническое напряжение, фаза которого пропорциональна . углу поворота выбранного коммутатором 3 датчика 2 угла. Сигналом по управляющему входу второго элемента И 7 разрешается прохождение сигнала с выхода компаратора 5, Сигналом с компаратора 5 через второй элемент

И 7 триггер 8 устанавливается в поло жение, при котором через третий элемент И 10 с генератора 9 на вход счетчика 11 начинают поступать импульсы высокой частоты.

Во втором цикле работы преобразователя сигналом по управляющему входу с выхода блока 12 замыкаются ключи коммутатора 3 так, что на выходе цепи 4 формируется гармоническое напряжение, фаза которого пропорциональна дополнению угла поворота того же датчика 2 до 360 . Сигнал по управляющему входу первого элемента И 6 разрешает прохождение сигнала

компаратора 5 на триггер 8. Триггер 8 устанавливается в положение, при котором импульсы с генератора 9 прекращают поступать на первый вход

3

счетчика 11. После окончания обоих циклов преобразования результат фиксируется в счетчике 1I. Таким образом осуществляется работа преобразователя в штатном режиме с датчиками 2 ..

Аналогично преобразователь работает и в режиме коррекции. При этом сигналом по управляющему входу коммутатора 3 к его информационным входам подключаются выходы источника 1 и разрешается поступление импульсов с выхода элемента 10 через элемент И 14 на вход счетчика 15, который устанавливается в исходное состояние только при включении питания на преобразователь. В нормальных условиях номиналы резисто ра 29 и конденсатора 21 подбираются такими, чтобы по окончании обоих циклов коррекции код в счетчике 15 соответствовал углу О , а все ключи 22 были разомкнуты. Увеличение потерь в конденсаторе фа- зосдвигающей цепи 4, обусловленное его старением или воздействием внешних факторов, приводит к отклонению кода в счетчике 15 от О . При отклонении кода в счетчике 15 на единицу (в сторону уменьшения) от значения 0° в конце цикла коррекции сигналом по .соответствующему выходу дешифратора 16 замыкается ключ 22, которым к второму входу фазосдвигаю- щей цепи 4 подключается конденсатор 23 наименьшей емкости Р ° клонении кода на две единицы посредством замыкания соответствующего ключа 22 подключается конденсатор 23

емкостью 2С,

При отклонении кода

на три единицы подключаются конденсаторы 23 емкостью C,j, и 2Сд,у„. При отклонении кода на четыре единицы подключается конденсатор 23 емкостью АС и т.д. Таким образом осуществляется автоматическая компенсация погрешности преобразования, вызванной углом потерь в конденсаторе фазосдви- гающей цепи 4.

Для обеспечения помехоустойчивости преобразователя в режиме коррекции в первом цикле коррекции с выхода коммутатора 3 к входу фазосдви- гающей цепи 4 подключается нулевое напряжение,а к входу фазосдвигающего блока 13 - напряжение U sintot. При этом импульсы на счетчик 15 не поступают. Во втором цикле коррекции на напряжение U sin cot поступает на вход фазосдвигающей цепи 4, а на.вход

,1

6665

фазосдвигающего блока 13 поступает нулевое напряжение, поэтому изменение кода счетчика 15 в процессе йто- рого цикла коррекции не отражается на . результате коррекции.

Преобразователь рассчитан на время переходных процессов при переключении коммутатора.3, равное периоду напряжения источника 1. На время пе- Q реходных процессов поступление импульсов с генератора 9- на счетчик 1 1 не прекращается. Это позволяет выполнить блок 12 управления по синхронному типу с периодичностью получения результатов измерения 4 независимо от угла поворота датчика 2.

Длительность переходных процессов при переключении можно сократить до т/4, а время преобразования в зави- симости от угла поворота получить от т/2 до ЗТ/2. При этом блок 12 управления следует выполнять асинхронным, что усложняет его построение.

15

25

30

35

Формула изобретения

1. Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий источник гармонического напряжения, подключенный- к датчикам угла, выходы которых подключены к Одним информационным входам коммутато ра, первый выход коммутатора подключен к одному входу фа- зосдвигающей RC-цепи, выход которой через компаратор подключен к информационным входам первого и второго эле

45

элементов И, выходы которых подключены к входам триггера, генератор импульсов, выход которого подключен к информационному входу третьего

элемента И, управляющий вход которого соединен с выходом триггера, а выход подключен к информа ционному входу первого счетчика, блок управления, первый выход которого подключен к первому управляющему входу коммутатора, второй и третий - к управляющим входам первого, и второго элементов И соответственно,-а четвертый - к установочному входу первого сч(;тчи-

50 ка, отличающийся тем, что, с .целью повьш1ения точности преобразователя, в него введены фазосдвигаю- щий блок, четвертый элемент И, второй счетчик и дешифратор, выход

55 третьего элемента И подключен к информационному входу четвертого элемента И, управляющий вход которого соединен с вторым управляющим входомкоммутатора и является одним управляющим входом преобразователя, а вы ход подключен к входу второго счетчика, выход которого Через дешифра- .тор подключен к управляющим входам фазосдвигающего блока, информационный вход которого соединен с вторым выходом коммутатора, а выход подключен к другому входу фазосдвигающей RC-цёпи., выходы источника гармонического напряжения подключены к другим информационным входам коммутатора, выход генератора импульсов подключен к входу блока управления, а остальные управляющие входы коммутатора являются остальными управляю- 1ЦИМИ входами npeodpaaoBaTensi-o.

2. Преобразователь по п. 1, о т - личающийся тем, что блок управления содержит последовательно

Составитель А.Смирнов Редактор А.Сабо Техред В.Кадар Корректор М.Юароши .

Заказ 2147/59 Тираяс 816Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

соединенные счетчик, дешифратор и распределитель импульсов, выходы которого являются выходами блока управления, а вход счетчика является входом блока управления.

3. Преобразователь по п. 1, о т - личающийся тем, что фазо- сдвигающий блок содержит резистор,

конденсатор и группу из последовательно, соединенных ключей и конденсаторов, один вывод резистора является информационным входом фазосдвигающего блока, другой вывод резнетора является выходом фазосдвигаю- щего блока и подключен к общей щи- не через первый конденсатор и через rpynnjf из последовательно соединен- ных ключей и конденсаторов, а управляющие входы ключей являются управляющими входами фазосдвигающего блока.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. С целью повышения точности преобразователя путем компенсации фазового сдвига, вызванного старением конденсаторов фазосдвигающей цепи, введены фазосдвигающий блок, четвертый элемент И, второй счетчик и дешифратор. Выходные сигналы датчиков, модулированные по амплитуде в функции синуса и косинуса угла поворота, с помоалью коммутатора подключаются к входам фазосдвигающей RC-цепи, на выходе которой в первом цикле измерений формируется сигнал переменного тока, сдвинутый по фазе на угол, пропорциональный углу поворота вала датчика. Сдвиг по фазе преобразуется в код путем промежуточного преобразования во временной интервал, который заполняется импульсами высокочастотного генератора. Во втором цикле измерений производится перекрестное подключение выходов того же датчика к входам фаэосдвигающей RC-цепи, Тна выходе которой сигнал переменного тока сдвинут по фазе на угол, пропорциональный дополнению угла поворота датчика до 360 . Результат измерения формируется в счетчике в виде полуразности результатов преобразований в каждом цикле. В преобразователе предусмотрен режим коррекции инструментальной погрешности, вызванной старением конденсаторов фазосдвигающей цепи. В первом цикле коррекции на один вход фазосдвигаклцей цепи поступает сигнал переменного тока, а на другой - нулевой сигнал. Во втором цикле коррекции производится перекрестное подключение зтих сигналов к входам фазосдвигающей RC-цепи. Результирующий код двух циклов коррекции фиксируется во втором счетчике, при отклонении кода которого в конце двух циклов коррекции от номинального значения срабатыва- , ют ключи, подключая дополиительные конденсаторы фазосдвигающего блока для компенсации инструментальной погрешности фазосдвигающей RC-цепи. 2 з.п. ф-лы, I ил. (Л с § to ьо О5 Ot) о СП